pH、亚硝酸盐和氨氮对双齿围沙蚕耗氧率和排氨率的影响

刘慧玲，郭文浚，谭振华，杨世平，孙成波，吴坤平

（广东海洋大学水产学院，广东 湛江 524088）

pH、亚硝酸盐和氨氮对双齿围沙蚕耗氧率和排氨率的影响

刘慧玲，郭文浚，谭振华，杨世平，孙成波，吴坤平

（广东海洋大学水产学院，广东 湛江 524088）

在实验室条件下研究不同pH（5.0、6.0、7.0、8.0、9.0）、亚硝酸盐浓度（0、0.036、0.357、0.714、1.429mmol/L）和氨氮浓度（0、0.036、0.357、0.714、1.429mmol/L）对双齿围沙蚕（Perinereis aibuhitensis）耗氧率和排氨率的影响。结果表明，在不同pH条件下各组双齿围沙蚕的耗氧率差异无统计学意义（P ＞ 0.05）；pH为7.0时，沙蚕的排氨率较低（2.37±0.51 μg·g-1·h-1），pH为9.0时，排氨率最低（0.44±0.13 μg·g-1·h-1）（P ＜ 0.05）。随着亚硝酸盐氮浓度的升高，其耗氧率仅在0.714mmol/L组升高，与其他各组差异无统计学意义（P ＞ 0.05），而排氨率0.036mmol/L组升高，之后急速下降，1.429mmol/L组最低，差异有统计学意义（P ＜ 0.05）。随氨氮浓度的增加，双齿围沙蚕耗氧率呈下降趋势，当氨氮浓度0.714～1.429mmol/L时差异有统计学意义（P＜0.05）。

双齿围沙蚕；耗氧率；排氨率；pH；亚硝酸盐；氨氮

双齿围沙蚕（Perinereis aibuhitensis）隶属于环节动物门（Annelida），多毛纲（Polychaeta），游走目（Errantia），沙蚕科（Nereididae），围沙蚕属（Perinereis）。其适应能力强，营养价值高［1］。研究发现，沙蚕可以增加对虾产量［2］，且由于含有丰富的EPA和DHA，可促进对虾性腺发育，提高受精卵质量［3-4］，因而常用作对虾饲料。其诱食性较佳，被称作“万能钓饵”［1］。据有关资料表明，近年来日本仅休闲垂钓业沙蚕年需求量在3 000 t以上［5］，国际市场供不应求。但由于过度捕捞，沙蚕资源逐渐衰退，难以满足市场需求。为此，学界开展了沙蚕亲体培育、人工育苗和滩涂养殖技术等研究［6-9］。环境因子的变化会影响沙蚕的生理和能量代谢，目前关于环境因子对沙蚕耗氧率和排氨率影响的报道仅见温度和盐度方面［10-12］。沙蚕为底栖生物，底泥中有机物的积累会导致底质的pH下降，氨氮和亚硝酸盐含量增加，进而影响底栖生物的代谢。笔者研究不同 pH、亚硝酸盐和氨氮浓度对于双齿围沙蚕排氨率和耗氧率的影响，为沙蚕的人工养殖和底质调控提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 材料

双齿围沙蚕体质量（2.10±0.38）g，取自湛江腾飞实业有限公司的东海岛沙蚕养殖基地，挑选健康无损伤个体，带回实验室泡沫箱中暂养。暂养和实验用海水均为过滤后自然海水，pH 8.1，盐度25，海水中亚硝酸盐和氨氮均未检出。暂养期间连续充氧，不投饵，实验前用过滤海水冲洗沙蚕体表。

1.2 方法

实验在注满海水的300mL锥形瓶中进行。设置pH为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等5个pH梯度（用1 mol/L的HCl或NaOH调节），每个梯度设3个平行组和1个空白对照组，每组放入个体规格相近的双齿围沙蚕3尾，以未放沙蚕实验瓶为空白对照组。放入沙蚕后，立即用保鲜膜和橡皮筋将瓶口封紧，持续 4 h，整个过程中不得有气泡产生，实验期间水温 29℃。实验前称量沙蚕的质量，测定实验前后溶氧和氨氮含量。pH值用酸度计测定（上海梅特勒，FE20K），溶氧含量用雷磁 JPSJ-605型溶氧仪测定，氨氮含量用靛酚蓝法测定［13］，亚硝酸盐用盐酸萘乙二胺法测定［14］。

根据预实验结果，设置亚硝酸盐浓度为 0、 0.036、0.357、0.714、1.429mmol/L等5个梯度，以亚硝酸钠调节。其他操作和方法同pH实验。

设置氨氮浓度为0、0.036、0.357、0.714、1.429mmol/L等5个梯度，以氯化铵调节。其他操作和方法同pH实验。

耗氧率R（mg·g-1·h-1）计算公式为

其中，D0为空白对照瓶中水样的溶解氧（mg/L），Dt为实验组水样中的溶解氧（mg/L），V为实验瓶的体积（L），m为沙蚕的总质量（g），t 为实验持续时间（h）。

排氨率N（μg·g-1·h-1）计算公式为

其中，Nt为实验组水体的氨氮质量浓度（mg/L），N0为对照组水体的氨氮质量浓度（mg/L）。

氧氮原子比（nO/ nN）的计算公式：

1.3 统计方法

实验结果采用 SPSS19.0软件进行方差分析和Ducan's多重比较，P＜0.05时，差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 pH对双齿围沙蚕代谢的影响

不同pH条件下沙蚕耗氧率见图1。图1表明，在pH为6.0和8.0时，沙蚕耗氧率平均值略高于pH为7.0时，但各组间耗氧率差异无统计学意义（P＞ 0.05）。

图1 不同pH与双齿围沙蚕耗氧率的关系Fig.1 Relationship between oxygen consumption rate of Perinereis aibuhitensis and pH

不同pH条件下沙蚕的耗氧率见图2。图2可见，沙蚕的排氨率随着pH的升高而呈现先下降后上升再下降趋势。pH为7.0时，沙蚕的排氨率处于一个较低峰值（2.37±0.51 μg·g-1·h-1），在pH为9.0时，排氨率最低（0.44±0.13 μg·g-1·h-1），差异均有统计学意义（P ＜ 0.05）。

图2 不同pH条件下双齿围沙蚕排氨率的关系Fig.2 Relationship between ammonia-N excretion rate of Perinereis aibuhitensis and pH

图3表明，在pH为5～8时，沙蚕的氧氮比较为稳定，各组差异无统计学意义（P ＞ 0.05），而pH为9时，氧氮比急剧升高，与其他组差异有统计学意义（P ＜ 0.05）。

图3 不同pH条件下双齿围沙蚕氧氮比Fig.3 Ratio of O to N of Perinereis aibuhitensis at different pH

2.2 亚硝酸盐浓度对双齿围沙蚕代谢的影响

沙蚕的耗氧率随亚硝酸盐浓度的上升而呈先上升后下降趋势（图 4）。在亚硝酸盐浓度 0.714mmol/L时耗氧率（0.069±0.007 μg·g-1·h-1）高于其他各组（P ＜ 0.05），其他各组间差异无统计学意义（P ＞ 0.05）。

随着亚硝酸盐浓度升高，沙蚕的排氨率呈先升高、后下降、再相对平稳、然后又下降的趋势（图5）。在亚硝酸盐浓度为0.036mmol/L时，沙蚕的排氨率升至最高值3.67±1.17 μg·g-1·h-1。亚硝酸盐浓度为0和0.036mmol/L组的沙蚕排氨率高于其他各组，差异有统计学意义（P ＜ 0.05）。

图4 不同浓度亚硝酸盐与双齿围沙蚕耗氧率的关系Fig.4 Relationship between oxygen consumption rate of Perinereis aibuhitensis and the concentration of nitrite-N

图5 不同浓度亚硝酸盐与双齿围沙蚕排氨率的关系Fig.5 Relationship between ammonia-N excretion rate of Perinereis aibuhitensis and the concentration of nitrite-N

不同亚硝酸盐浓度下沙蚕氧氮比见图 6。在亚硝酸盐浓度为0～0.714mmol/L范围内，沙蚕氧氮比较为稳定，各组间差异无统计学意义（P ＞ 0.05），当亚硝酸盐浓度为1.429mmol/L时，氧氮比升高，与其他各组差异有统计学意义（P ＜ 0.05）。

图6 不同浓度亚硝酸盐条件下双齿围沙蚕氧氮比Fig.6 Number ratio of O to N of Perinereis aibuhitensis at different concentration of nitrite-N

2.3 氨氮对双齿围沙蚕耗氧率的影响

不同氨氮浓度条件下沙蚕的耗氧率见图 7。沙蚕耗氧率随氨氮浓度的升高有降低趋势，氨氮浓度为0.714mmol/L时，沙蚕耗氧率低于0mmol/L组，差异有统计学意义（P＜0.05）。0.714与1.429组间差异无统计学意义（P ＞ 0.05）。

图7 不同浓度氨氮与双齿围沙蚕耗氧率的关系Fig.7 Relationship between oxygen consumption rate of Perinereis aibuhitensis and different concentration of ammonium-N

3 讨 论

3.1 pH对双齿围沙蚕代谢的影响

pH值是水生生物养殖环境中非常重要的理化指标之一，pH值变化会直接影响水生生物代谢、生长和存活等。李达［15］研究发现，pH 对双齿围沙蚕受精和胚胎发育影响有统计学意义（P ＜ 0.05），pH为 7.5 时受精率和孵化率均最高。Simcic等［16］研究发现，酸性条件会直接影响3种甲壳动物的电子传递系统，增加它们的耗氧率。唐保军等［17］研究 pH对细角螺（Hemifusus ternatanus）耗氧率的影响时发现，pH为8时，细角螺耗氧率最高，pH的升高或降低，细角螺耗氧率均显著降低。尖紫蛤（Soletellina acuta）［18］和日本沼虾（Macrobrachium nipponensis）［19］等水生生物有类似结果。Buckingha等［20］在研究田螺（Viviparus contectoides）时发现，其耗氧率在pH为7.1 和8.9 时出现峰值，而在pH继续降低或升高时，其耗氧率均下降。而本研究结果显示在pH为5.0～9.0时，双齿围沙蚕的耗氧率差异无统计学意义（P ＞ 0.05），可能与实验时，沙蚕的个体差异有关，具体原因有待进一步探索。

本实验中，pH对沙蚕排氨率的影响有统计学意义（P ＜ 0.05），在pH 7.0时，排氨率较低，pH为6.0和8.0时，其排氨率明显升高，说明双齿围沙蚕对pH的适应能力较强，可适应pH 6.0～8.0范围，最适pH可能在7.0左右。祁铭华［21］发现，菲律宾蛤仔在实验室条件下养殖 60 d时，各组底质pH由7.772分别降为6.663、6.671、6.673、6.671［21］。沙蚕主要生活在有机物丰富的潮间带滩涂，以有机物、藻类为食［22］，这些区域有机物含量较高，pH值较低，因此，双齿围沙蚕的最适pH为7.0左右也反映了其对环境有机物的适应。

3.2 亚硝酸盐浓度对双齿围沙蚕代谢的影响

亚硝酸盐是水产养殖中一种常见污染物，是粪便和残饵中蛋白质分解后氨氮的硝化和脱氮作用过程的重要中间产物［23］。养殖环境中亚硝酸盐含量过高会对养殖的鱼、虾、蟹等产生危害，降低鱼类血液输送氧气的能力和抗氧化能力［24-26］。本实验中，双齿围沙蚕耗氧率随着亚硝酸盐浓度升高而呈先升高后降低趋势，与亚硝酸盐对鳊鱼（Parabramis pekinensis）耗氧率的影响规律相似［26］。随着养殖水体亚硝酸盐浓度升高，鱼类表现为活动增加，为抵抗亚硝酸盐的毒性，降低亚硝酸盐对机体的危害，鱼体需要更多的能量，因而耗氧率增加［27］。随着亚硝酸盐浓度的升高，鳊鱼和草鱼（Ctenopharyngodon idellus）的耗氧率也出现先升高后降低的趋势［26-27］。本研究发现，在亚硝酸盐浓度在 0.036～0.357mmol/L时，双齿围沙蚕的耗氧率随着亚硝酸盐浓度的增加，当亚硝酸盐浓度为1.429mmol/L时，耗氧率才又开始下降。且排氨率在亚硝酸盐浓度为0.036～0.357mmol/L时出现显著下降后，在0.357 ～0.714mmol/L时表现出相对稳定，在浓度为1.429mmol/L时，排氨率又降至最低。当亚硝酸盐为在0.036～0.714mmol/L的范围内，双齿围沙蚕的氧氮比无明显差异，而当浓度为1.429mmol/L时，氧氮比急剧升高，说明其能量代谢途径发生了根本性变化，较难维持机体的正常代谢［17］。

3.3 氨氮浓度对双齿围沙蚕代谢的影响

水环境中，由于养殖生物密度过大，以及水生动物的代谢、藻类的衰亡和有机物积累等因素，水体氨氮会增加。其中NH3不带电荷，易通过细胞膜，对水生生物毒性较大，甚至导致死亡［28］。吕富等［29］研究发现，在相同盐度下，双齿围沙蚕的死亡率随氨氮浓度升高和作用时间的延长而升高。氨氮对单环刺螠（Urechis unicinctus）、日本沼虾和河蚌（Anodonta woodiana）耗氧率均会产生影响［30-32］。本研究表明，氨氮浓度为0.714 和1.419mmol/L时，双齿围沙蚕耗氧率低于对照组（P ＜ 0.05），这可能与氨氮对沙蚕产生毒性，进而导致其代谢机能减弱有关。

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（责任编辑：刘庆颖）

Effects of pH，Ammonia and Nitrite on Oxygen Consumption and Ammonia Excretion of Perinereis aibuhitensis

LIU Hui-ling，GUO Wen-jun，TAN Zhen-hua，YANG shi-ping，SUN Cheng-bo，WU Kun-ping
（Fisheries College of Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China）

Oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of Perinereis aibuhitensis at different pH levels（5.0，6.0，7.0，8.0，9.0），nitrite-N concentration（0，0.036，0.357，0.714，1.429mmol/L） and ammonia-N concentration（0，0.036，0.357，0.714，1.429mmol/L） were measured in the laboratory.The results showed that there was no statistically significant differences in oxygen consumption rate（OCR）between groups under the conditions of different pH（P ＞ 0.05），and ammonia excretion rate（AER） of P.aibuhitensis were significantly higher at pH 6.0 and 8.0 than that at pH 7.0，the difference between them were statistically significant（P ＜ 0.05）.With the increase of nitrite-N concentration，the OCR increased when nitrite-N concentration was 0.714mmol/L（P ＜ 0.05），and the difference between the other groups were not statistically significant（P ＞ 0.05），and AER increased in group of 0.036mmol/L（P ＜ 0.05），then decreased rapidly，and reached the minimum in the group of 1.429mmol/L（P ＜ 0.05）.Significant difference in OCR was not found when the ammonia-N concentration ranging from 0 to 0.357mmol/L（P ＞ 0.05），and OCR decreased when ammonia-N concentration changing from 0.714 to 1.419mmol/L（P ＜ 0.05）.

Perinereis aibuhitensis； oxygen consumption rate； ammonia excretion rate； pH； nitrite；ammonia

Q959.192.5

A

1673-9159（2016）03-0052-05

10.3969/j.issn.1673-9159.2016.03.009

2015-11-03

广东科技计划项目（2013B020415002）和湛江市科技计划项目（2013A03021）

刘慧玲（1976-），女，硕士，高级实验师，研究方向为水产养殖及水产微生物学。

杨世平（1977-），男，博士，副教授，研究方向为虾蟹类健康养殖及水产微生物学。